一种二次电子发射的复合唯象模型-物理学报.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 62, No. 7 (2013) 077901 一种二次电子发射的复合唯象模型* 12† 1 2 2 1 李永东 杨文晋 张娜 崔万照 刘纯亮 1) ( 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049 ) 2) ( 空间微波技术重点实验室, 西安 710100 ) ( 2012 年10 月22 日收到; 2012 年12 月4 日收到修改稿) 二次电子发射模型的精度对二次电子倍增击穿阈值的模拟计算影响很大, 针对现有两种经典二次电子发射唯 象模型的不足, 以修正Vaughan 模型作为Furman 模型中的真二次电子发射系数计算模型, 建立起一种二次电子发 射的复合唯象模型. 该模型不仅适用于倍增击穿过程的数值模拟, 还很大程度上提高了与实验数据拟合的准确性. 通过对银和铝合金两种材料二次电子发射系数实验结果和模型拟合结果的对比发现, 在不同入射角情况下, 复合唯 象模型的平均误差较原有两种模型降低了10%以上. 关键词: 二次电子发射, 唯象模型, 击穿阈值 PACS: 79.20.Hx, 73.43.Cd DOI: 10.7498/aps.62.077901 要补充. 1 引言 在对微放电阈值进行理论分析和数值模拟研 究时, 需要首先建立一个能够准确描述材料二次 二次电子发射是真空电子器件中广泛存在的 电子发射特性的模型, 即二次电子发射模型. 由于 物理现象, 一方面, 不少需要电子源的器件利用材 空间尺度和时间尺度差异太大, 无法直接将以电 料表面的二次电子发射能力产生电子, 如电子倍增 子在固体中的散射过程为基础的散射理论及蒙特 器、摄像管、放电管等, 该类器件往往希望材料具 卡罗模型与微放电阈值理论及数值模拟方法结合 12 备较高的二次电子发射系数 ; 另一方面, 二次电 起来, 所以需要在微放电阈值研究中采用二次电子 子发射效应会导致很多真空电子器件的性能降低, 发射唯象模型. 目前已经建立起来并得到较多应 甚至因为二次电子发射产生的热效应使器件烧毁, 12 用的唯象模型主要有Vaughan 模型 和Furman 如大功率和高功率微波器件、加速器、真空传输 13 模型 . 但是, Vaughan 模型是纯数学拟合的模型, 34 线等 . 特别的, 由于航天大功率微波器件在航天 它并没有对二次电子发射按内在物理机理分为反 器处于轨道运行期间无法更换, 所以设计阶段就需 14 射、散射和真二次电子发射三种情况 (其中反 56 要明确器件的二次电子倍增击穿阈值 (又称微 射和散射又统称为背散射) 加以区别对待, 这三种 7 放电阈值). 实验测量 是对微放电阈值分析的方